La Rápida Coevolución Bacterias-Virus: Repercusiones Sobre la Estructura de las Comunidades Microbianas del Suelo
La noticia que vamos a comentar hoy me parece francamente interesante. Más aún, por haber sido llevada a cabo con la participación de algún colega de mi institución, será un placer comentarla. Existen cuatro aspectos dignos de mención: (i) la interacción entre bacteriófagos y bacterias determina la estructura de las comunidades microbianas del suelo conforme a una vía evolutiva muy rápida; (ii) los patrones que se detectan en los estudios de laboratorio no reflejan (al menos frecuentemente, si tenemos en cuenta también otros estudios) lo que realmente acaece en la naturaleza; (iii) el ecosistema suelo se adapta rápidamente cuando se utiliza como vertedero de fármacos y agroquímicos, siendo una eficiente fábrica de microbios multiresistentes, que a la postre amenazan la salud pública y (iv) en la dinámica y estructura de los ecosistemas (al menos en el suelo), el tiempo evolutivo interacciona con el tiempo ecológico. Este último punto se me antoja muy interesante desde la perspectiva de la teoría ecológica, por lo que lo analizaremos debidamente en otro post.
Bacteriófago atacando a E. Coli Fuente: 3Ddtotal forums
Obviamente el título de la nota de prensa resulta trivial y espurio. Las bacterias y sus depredadores-infecciosos (virus bacteriófagos) coevolucionan, en el sentido de que son especies que interactúan estrechamente entre sí. Tal hecho es lógico y ocurre como norma en la mayoría de los elementos que conforman la cadena trófica. Lo que ocurre es que el ciclo vital de las bacterias y fagos es extremadamente breve si lo comparamos con los de animales más complejos y de mayor tamaño, por lo que numerosas generaciones suceden en plazos breves (a escala humana). De este modo, las mutaciones ocurren con suma rapidez. Así lo que podríamos considerar como tiempo ecológico para los animales complejos solapa con evolutivo en tal microcosmos microbiano. Sin embargo, tal hecho implica que en un ecosistema complejo ambos “tiempos” condicionan la estructura de los ecosistemas.
Bacteriofago atacando y replicándose en bacterias Fuente Scientific Images Anna Tanczos
Otro hecho digno de resultar estriba en que, conforme a los estudios de estos colegas, uno puede extraer conclusiones equivocadas cuando se intenta aislar un proceso o mecanismo en condiciones aisladas de laboratorio. Personalmente es algo que consideraba como una obviedad, aunque no ocurre así en la literatura científica. Expongamos un ejemplo que no será del gusto de muchos biólogos y biomédicos, pero que no puedo ni debo pasar por alto.
Muchas de las noticias que podéis leer en la prensa sobre “presuntos” avances en la investigación biomédica son llevados a cabo en condiciones de laboratorio, como placas petri, etc. Estos ensayos, a la postre (o saltándose el primer paso), son testados de nuevo en condiciones controladas, apelando al uso de cobayas u otras especies que resultan cómodas a la hora de ser manipuladas. El último paso suele el de los casos control con seres humanos. Si todo lo que se suele alegar, según las publicaciones llevadas a cabo en condiciones controladas, resultara ser efectivo en el mundo real, la práctica médica actual, (lucha contra las enfermedades infecciosas o no, etc.) habría alcanzado cotas de desarrollo inimaginables. Empero lógicamente todos sabemos que la mayor parte de aquellas promesas “de bata blanca y tubo de ensayo” se diluyen hasta desaparecer en el baúl de los recuerdos. No voy a entrar aquí si tales experimentaciones son necesarias o no (a menudo así). Ahora bien, lo que me preocupa es que se publiciten tanto, que al final los ciudadanos consideren que los estudios realizados en humanos versus cobayas o ratones atesoran un calado similar. Defiendo que las noticias de la prensa general deberían basarse en las investigaciones que ya han pasado las pruebas de los casos control, dejando a la literatura especializada lo testado en el laboratorio. No se trata de censurar, si no de no confundir al ciudadano. Este último suele encontrarse muy poco interesado por lo que quizás (…), tal vez, (…), algún día (…), pueda ayudar a mejorar su salud (o la de sus bisnietos), pero sí en los productos que ya han pasado los “debidos” controles como para entrar en el canal de su comercialización, es decir cuando nuestras autoridades reconocen sus bondades (aunque no es infrecuente que también yerren). De hecho a la larga, la cruda realidad también termina constatando que muchos de estos productos no son tan beneficiosos como se esperaba, o su publicidad exhibía (y a veces casos peores). Pero este es otro tema muy espinoso, debido a la más que frecuente falta de rigor de las empresas multinacionales y sus científicos sicarios, como hemos mencionado en post precedentes.
Juan José Ibáñez
Las bacterias y sus virus coevolucionan en su entorno natural
Una investigación llevada a cabo por un investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en colaboración con la Universidad de Oxford ha demostrado que en condiciones naturales las bacterias y sus virus, los bacteriófagos, experimentan una coevolución antagonista en términos de resistencia e infectividad.
FUENTE | CSIC – mi+d; 11/04/2011
Los mecanismos mediante los que las bacterias se defienden frente al ataque de los fagos evolucionan de una forma recíproca y continua a la lucha de estos virus por infectar dichas bacterias en el suelo.
Los resultados del estudio, que aparece publicado en el último número de la revista Science, sugieren que la rápida coevolución y la alta especialización entre los genotipos de bacterias y fagos en suelo determinan la estructura, la dinámica y la función de las comunidades microbianas naturales.
«La importancia de nuestros resultados reside en que la evolución entre huéspedes y parásitos, es decir bacterias y fagos, siempre había sido deducida a partir de patrones de adaptación local. Nunca hasta ahora se había observado de forma directa la variación genética que puede existir entre huéspedes y parásitos en ambientes naturales«, explica el investigador del CSIC Pedro Gómez, del Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura.
IMPLICACIONES EN EL CAMPO DE LA SALUD
Según los investigadores responsables del estudio, en el que también ha participado Angus Buckling, la coevolución entre las bacterias y sus virus tiene importantes implicaciones en ecología evolutiva, agricultura y salud humana y del ganado. «Este fenómeno es crítico para el origen y el mantenimiento de la biodiversidad en la naturaleza. Además de que puede alterar las dinámicas poblacionales dentro de las comunidades», comenta Gómez.
Por otra parte la coevolución entre estos dos tipos de organismos provoca «elevadas tasas de mutación en bacterias, característica asociada con infecciones clínicas, resistencia a antibióticos y nuevos genotipos de patógenos que superan el sistema inmune o la resistencia genética establecida en cultivos», añade el investigador. «El conocimiento de cómo los fagos pueden inducir cambios ecológicos y evolutivos en las bacterias en ambientes naturales abrirá la puerta hacia el uso terapéutico de estos virus como ‘antibióticos evolucionados’ en contextos clínicos y agrícolas, lo que podría tener una gran relevancia en la patología en general y podría garantizar una extensa investigación en el futuro», concluye Gómez.
Pedro Gómez, Angus Buckling. Bacteria‐phage antagonistic coevolution in Soil. Science. DOI: 10.1126/science.1200660
Abstract Del Trabajo de Science
Bacteria-Phage Antagonistic Coevolution in Soil; Pedro Gómez1,2 and Angus Buckling1,3
1Department of Zoology, University of Oxford, Oxford OX1 3PS, UK; 2Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CEBAS-CSIC), Murcia (Espinardo) 30100, Spain; 3 Biosciences, University of Exeter, Penryn TR10 9EZ, UK. *To whom correspondence should be addressed. E-mail: pedro.gomezlopez@zoo.ox.ac.uk
Abstract
Bacteria and their viruses (phages) undergo rapid coevolution in test tubes, but the relevance to natural environments is unclear. By using a “mark-recapture” approach, we showed rapid coevolution of bacteria and phages in a soil community. Unlike coevolution in vitro, which is characterized by increases in infectivity and resistance through time (arms race dynamics), coevolution in soil resulted in hosts more resistant to their contemporary than past and future parasites (fluctuating selection dynamics). Fluctuating selection dynamics, which can potentially continue indefinitely, can be explained by fitness costs constraining the evolution of high levels of resistance in soil. These results suggest that rapid coevolution between bacteria and phage is likely to play a key role in structuring natural microbial communities.
Traducción libre del Resumen
Las bacterias y sus virus (bacteriófagos) co-evolucionan rápidamente en tubos de ensayo (condiciones de laboratorio). Sin embargo no se sabe mucho acerca de cómo evolucionan en la naturaleza. Mediante el procedimiento «marca-recaptura» detectamos una coevolución muy rápida de bacterias y fagos en una comunidad microbiana del suelo. A diferencia de coevolución in vitro, caracterizada por un aumento de la infectividad y la resistencia a lo largo del tiempo (dinámica carrera de armamentos), la coevolución bajo las condiciones naturales del suelo tuvieron como resultado hospedadores más resistentes huéspedes presentes, pasados, futuros y (selección dinámica fluctuante). Esta última, a demás de poder “potencialmente” continuar indefinidamente, puede explicarse por los costes de ajustes (fitness) limitando la evolución hacia altos niveles de resistencia en el suelo. Estos resultados sugieren que la rápida coevolución entre bacterias y fagos es probable que desempeñe un papel clave en la estructuración de las comunidades microbianas naturales.
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